SHA1算法原理
1 SHA1算法简介
安全哈希算法（Secure HashAlgorithm）主要适用于数字签名标准（Digital Signature StandardDSS）里面定义的数字签名算法（Digital Signature AlgorithmDSA）。对于长度小于2^64位的消息，SHA1会产生一个160位的消息摘要。当接收到消息的时候，这个消息
摘要可以用来验证数据的完整性。在传输的过程中，数据很可能会发生变化，那么这时候就会产生不同的消息摘要。
SHA1有如下特性：不可以从消息摘要中复原信息；两个不同的消息不会产生同样的消息摘要。
2 术语和概念
2.1位(Bit)，字节（Byte）和字（Word）
SHA1始终把消息当成一个位（bit）字符串来处理。本文中，一个“字”（Word）是32位，而一个“字节”（Byte）是8位。比如，字符串“abc”可以被转换成一个位字符串：01100001 0110001001100011。它也可以被表示成16进制字符串: 0x616263.
2.2 运算符和符号
）Word（下面的逻辑运算符都被运用于“字”
X^Y = X，Y逻辑与
X \/ Y = X，Y逻辑或
X XOR Y= X，Y逻辑异或
~X = X逻辑取反
X+Y定义如下：
字X 和Y 代表两个整数x 和y, 其中0 <= x < 2^32且0 <= y < 2^32. 令整数z = (x + y) mod 2^32. 这时候0 <= z <2^32. 将z转换成字Z, 那么就是Z = X + Y.
循环左移位操作符Sn(X)。X是一个字，n是一个整数，0<=n<=32。Sn(X) = (X<<n)OR(X>>32-n)
X<<n定义如下：抛弃最左边的n位数字，将各个位依次向左移动n位，然后用0填补右边的n位（最后结果还是32位）。X>>n是抛弃右边的n位，将各个位依次向右移动n位，然后在左边的n位填0。因此可以
叫Sn(X)位循环移位运算
3 SHA1算法描述
在SHA1算法中，我们必须把原始消息（字符串，文件等）转换成位字符串。SHA1算法只接受位作为输入。假设我们对字符串“abc”产生消息摘要。首先，我们将它转换成位字符串如下：
01100001 01100010 01100011
―――――――――――――
=99
'c‘=98 'b‘=97 'a‘
这个位字符串的长度为24。下面我们需要5个步骤来计算MD5。
3.1 补位
消息必须进行补位，以使其长度在对512取模以后的余数是448。也字符串截取前四位
就是说，（补位后的消息长度）Q2 = 448。即使长度已经满足对512取模后余数是448，补位也必须要进行。
补位是这样进行的：先补一个1，然后再补0，直到长度满足对512取模后余数是448。总而言之，补位是至少补一位，最多补512位。还是以前面的“abc”为例显示补位的过程。
原始信息：01100001 01100010 01100011
补位第一步：01100001 01100010 01100011 1
首先补一个“1”
补位第二步：01100001 01100010 01100011 10 0
然后补423个“0”
我们可以把最后补位完成后的数据用16进制写成下面的样子61626380 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000
了，我们可以进行下一步操作。448现在，数据的长度是
3.2 补长度
所谓的补长度是将原始数据的长度补到已经进行了补位操作的消息
后面。通常用一个64位的数据来表示原始消息的长度。如果消息长度不大于2^64，那么第一个字就是0。在进行了补长度的操作以后，整个消息就变成下面这样了（16进制格式）
61626380 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000018
如果原始的消息长度超过了512，我们需要将它补成512的倍数。然后我们把整个消息分成一个一个512位的数据块，分别处理每一个数据块，从而得到消息摘要。
3.3 使用的常量
一系列的常量字K(0), K(1), ... , K(79)，如果以16进制给出。它们如下：
Kt = 0x5A827999 (0 <= t <= 19)
Kt = 0x6ED9EBA1 (20 <= t <= 39)
Kt = 0x8F1BBCDC (40 <= t <= 59)
Kt = 0xCA62C1D6 (60 <= t <= 79).
3.4 需要使用的函数
在SHA1中我们需要一系列的函数。每个函数ft (0 <= t <= 79)都操作32位字B，C，D并且产生32位字作为输出。ft(B,C,D)可以如下定义ft(B,C,D) = (B AND C) or ((NOT B) AND D) ( 0 <= t <= 19)
ft(B,C,D) = B XOR C XOR D (20 <= t <= 39)
ft(B,C,D) = (B AND C) or (B AND D) or (C AND D) (40 <= t <= 59)
ft(B,C,D) = B XOR C XOR D (60 <= t <= 79).
3.5 计算消息摘要
必须使用进行了补位和补长度后的消息来计算消息摘要。计算需要两个缓冲区，每个都由5个32位的字组成，还需要一个80个32位字的缓冲区。第一个5个字的缓冲区被标识为A，B，C，D，E。第一个5个字的缓冲区被标识为H0, H1, H2, H3, H4
。80个字的缓冲区被标识为W0, W1,..., W79
另外还需要一个一个字的TEMP缓冲区。
为了产生消息摘要，在第4部分中定义的16个字的数据块M1, M2,..., Mn
会依次进行处理，处理每个数据块Mi 包含80个步骤。
在处理每个数据块之前，缓冲区{Hi} 被初始化为下面的值（16 进制）．
H0 = 0x67452301
H1 = 0xEFCDAB89
H2 = 0x98BADCFE
H3 = 0x10325476
H4 = 0xC3D2E1F0.
现在开始处理M1, M2, ... , Mn。为了处理Mi，需要进行下面的步骤
(1). 将Mi 分成16 个字W0, W1, ... , W15, W0 是最左边的字
(2). 对于t = 16 到79 令Wt = S1(Wt-3 XOR Wt-8 XOR Wt- 14 XOR Wt-16).
(3). 令A = H0, B = H1, C = H2, D = H3, E = H4.

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。